一种集中器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种集中器，包括壳体、电源板、基板和GPRS模块；所述电源板与基板通过插针连接，上下排列设置在所述壳体内；所述壳体外表面具有一凹陷部，所述GPRS模块嵌设在所述壳体外表面的凹陷部内；所述电源板上设有高压整流二极管，所述电源板具有两路电源输出；所述基板上固定设置包括与所述GPRS模块连接的GPRS接口模块。电源板与基板上下排列设置，GPRS外置连接，电源板提供两路电源及电源板上高压整流二极管的设置充分即方便GPRS模块的更换，又能更好的散热，进一步的充分利用空间结构，降低成本。解决现有集中器体积较大，散热性能较差，GPRS模块更换不便的困扰。
【专利说明】一种集中器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电信息【技术领域】，具体涉及一种集中器。
【背景技术】
[0002] 集中器是实现广大商业和居民用户电能表的自动抄表和自动控制的一个重要仪 表设备，集中器实现了远程自动快捷精准的抄表后将数据传送至电力管理部门，作为电力 分析、调度和管理的依据。集中器接收后台管理系统的控制命令，采集电能表的数据后，再 上传数据到后台管理系统进行分析和处理。而现有技术的集中器大多直接将各元件布置在 一层PCB板上，其散热性能差；集中器GPRS为内置，在更换时需要麻烦的拆卸，费时又费力； 现有集中器的体积较大，对实际的运用和安装也会有影响。 实用新型内容
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种集中器，解决现有集中器体积较大， 散热性能较差，GPRS模块更换不便的困扰。
[0004] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种集中器，包括壳体、 电源板、基板和GPRS模块；所述电源板与基板通过插针连接，所述电源板与基板上下排列 设置在所述壳体内；
[0005] 所述壳体外表面具有一凹陷部，所述GPRS模块嵌设在所述壳体外表面的凹陷部 内；
[0006] 所述电源板上设有高压整流二极管，所述电源板具有两路电源输出；所述基板上 设有与所述GPRS模块连接的GPRS接口模块。
[0007] 其中，所述GPRS模块与所述GPRS接口模块通过插针连接。
[0008] 其中，所述基板上还包括核心板、USB接口、DC模块接口、RF模块接口、电平监测及 复位接口和网口，所述USB接口、DC模块接口、RF模块接口、电平监测及复位接口和网口分 别与核心板连接。
[0009] 其中，所述USB接口包括通过USB电源器件TPS2051与所述核心板连接的USBOTG 接口和USBHost接口。
[0010] 其中，所述电源板上还设有RF模块和载波模块。
[0011] 其中，所述基板上还包括网络变压器，所述网络变压器型号为一体式网络变压器。
[0012] 其中，所述基板上还设置有指示灯，所述指示灯包括两个单色灯、三个双色灯、以 太网SPEED指示灯和LINK指示灯。
[0013] 本实用新型的有益效果在于：区别于现有技术的集中器仅设置有一层PCB板，不 利于散热且体积较大；GPRS模块内置，更换繁琐的不足。本实用新型具有以下优点：
[0014] 1、通过将原先一层的PCB板设置成上下排列的电源板和基板，电源板与基板功能 区分明确，使集中器的结构更加紧凑的同时，又能帮助内部更好的散热。
[0015] 2、GPRS模块嵌设在壳体外部的设置，方便工作人员根据实际需要进行更换，免去 以往GPRS内置设计需要通过拆装外壳来更换的繁琐。
[0016] 3、电源板上固设有高压整流二极管，这样的设计能够减少对前端压敏电阻的要 求，使一般场所用的6个压敏电阻减少到3个，从而减少很大一块布板空间，减小集中器的 体积的同时又具有一定的耐压功能。
[0017] 4、本实用新型的集中器只需提供两路相互隔离的电源，对于现有的三路电源的产 品即降低成本，又减少体积。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型一实施方式一种集中器的内部PCB板结构图；
[0019] 图2为本实用新型一实施方式一种集中器的整体外观图；
[0020] 图3为本实用新型一实施方式一种集中器的电源板输出电源的功率分配图；
[0021] 图4为本实用新型一实施方式一种集中器的基板的组成结构连接图。
[0022] 标号说明：
[0023] 1、集中器；2、壳体；3、电源板；4、基板；
[0024]5、GPRS模块；6、GPRS接口 模块；7、USBOTG接口；
[0025] 8、USBHost接口。
【具体实施方式】
[0026] 为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配 合附图予以说明。
[0027] 本实用新型最关键的构思在于：电源板与基板上下排列设置，GPRS外置，电源板 提供两路电源及电源板上高压整流二极管的整体设置即方便GPRS模块的更换，又能更好 的散热，进一步的充分利用空间结构，降低成本。
[0028] 请参照图1以及图2,本实用新型提供一种集中器1，包括壳体2、电源板3、基板4 和GPRS模块5;所述电源板3与基板4通过插针连接，所述电源板3与基板4上下排列设 置在所述壳体2内；
[0029] 所述壳体2外表面具有一凹陷部，所述GPRS模块5嵌设在所述壳体2外表面的凹 陷部内；
[0030] 所述电源板3上设有高压整流二极管，所述电源板3具有两路电源输出；所述基板 4上设有与所述GPRS模块5连接的GPRS接口模块6。
[0031] 从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型所述的集中器1，将原 先整合在一起的PCB板按照功能合理地分为上下排列设置的电源板3和基板4,更加合理地 配置集中器1的内部结构，大大减小占地面积，双层的设置又能在运行时更好的散热；而外 置的GPRS模块5能够在需要的时候通过插拔进行更换，无需拆装壳体2 ;所述电源板3的 整流前端采用高压快速整流二极管，即减少一大块布板空间，又能满足压敏要求；所述集中 器1取消了计量功能，把原来需要的三路电源改为两路，只需提供两路相互隔离的电源，相 对现有三路电源的集中器1可以降低成本且减少体积。
[0032] 需要说明的是，上层基板4背面焊接插座，对应下层电源板3正面投影位置焊接 插针，安装时，对齐插针穿过基板4插座，到位后，插针略突出基板4正面，以便观察插针 是否对齐。电源板3上的三相220V交流输入，优选开关电源，输出两路直流电源：I路， 15V/1.0A;II路，7V/0. 1A。其中，I路，15V/0. 6A为主电源，同时为基板4上的PLC等本地 模块提供电源，须优先保证供出。II路，7V/0. 1A，与I路电源隔离，通过线性电源方案，供给 RS485电路。再者，I路通过DC-DC降压方案分别供出5V和3. 3V，供给系统和外围。
[0033] 针对所述电源布板如何实现明显减小布板面积的效果，具体分析如下：
[0034] (1)整流前端采用高压快速整流二极管。这样可以减少对前端压敏电阻的要求，使 一般场合所用的6个压敏元件可以减少到3个，从而减少很大一块布板空间，同时又不至于 抗不住耐压；
[0035] (2)减少了开关电源过欠压保护。现有技术的集中器1，应对电源过压和欠压进行 关保护，使其在电压不正常的情况下停止工作以进行保护。本实用新型所述的集中器1由 于对宽电压要求高，同时对工作场合的高压也是有足够耐受力。因此减少了过欠压保护， 不影响正常工作，且能适当增加输入电压范围。这部分电路的减少也可节省一大块布板空 间；
[0036] (3)本实用新型所述的集中器1经过整合，只需提供两路相互隔离的电源。这相对 于一般采用三路电源的现有技术可以降低成本且减少体积；
[0037] (4)本实用新型按照可以安装实际的需求灵活布置。相比现有技术的集中器1采 用外购的电源模块，一方面可以节省大量成本，别一方面可以跟据实际需求充分利用结构 空间，而不必像外购模块那样必需首选先照顾模块布局。
[0038] 进一步的，所述GPRS模块5与所述GPRS接口模块6通过插针连接。
[0039] 由上述描述可知，外置的GPRS模块5能够灵活的根据实际需要通过插针插拔来更 换，而现有技术的GPRS模块5大多直接安装在壳体2内，若需要更换，还则需要拆卸壳体2， 麻烦又费时。本实用新型GPRS模块5外置的设置注重考虑实际需求，更加的符合实际使用 的需要。
[0040] 进一步的，所述基板4上还包括核心板、USB接口、DC模块接口、RF模块接口、电平 监测及复位接口和网口，所述USB接口、DC模块接口、RF模块接口、电平监测及复位接口和 网口分别与核心板连接。
[0041] 所述基板4主要实现系统及外围设计功能，总体框图请参阅图4。
[0042] 所述基板4上的核心板为集中器1的主控器件，核心板优选为4180S核心板，包括 主控芯片AM1808、128MDDR2以及128MNANDFlash，核心板优选以邮票孔封装，直接焊接在 所述基板4背面。而与核心板连接的外围器件包括电平监测及复位、RTC、RS485、开关量输 入、USB、以外网和DC模块等的外接接口。
[0043] 进一步的，所述USB接口包括通过USB电源器件TPS2051与所述核心板连接的USB OTG接口 7 和USBHost接口 8。
[0044] 为了防止在GPRS模块5更换时的插接导致短路，以及持续500mA电流输出的要 求，本实用新型优选采用USB电源器件TPS2051，TPS2051是一个可控制功率"电子开关"，也 用当作自恢复的"电子保险丝"使用，适用于通用串行总线，以及容易发生短路或者有容性 负载的电路中。它由电源开关、负载电流检测电路、泵电路、驱动器、限流器、过流报警、过热 保护等电路组成。本应用中，主要使用了该器件能够提供最大连续负载电流500mA，以及具 有过流、过热保护的性能。输入接系统5V，输出接USB电源引脚，管脚^分别接主 控芯片USB_DRVVBUS、USB_OC引脚，以对输出进行控制，同时监测过流或过热警告。
[0045] 进一步的，所述电源板3上还设有RF模块和载波模块。
[0046] 所述电源板3上设有本地DC通信模块，包括载波模块和RF模块，所述DC通信模 块直接焊接在电源板3上，除提供+15V电源输入外，还通过三相端子座，经耦合电路，提供 载波信号输入，同时向所述基板4提供电源输入，电源功率需求包括以下：
[0047]PLC:15V，发送时 200mA，静态 40mA;
[0048]GPRS:5V，持续输出1A，瞬时最大2A，持续500uS;
[0049]USB:5V，最大电流500mA，需使用专用电源；
[0050]RS485 :5V，100mA，需单独隔离；
[0051]SYS：3. 3V, 200mA；
[0052] 在实际运用时，具体功率分配请参阅图3。
[0053] 进一步的，所述基板4上还包括网络变压器，所述网络变压器型号为一体式网络 变压器。优选一体式网络变压器型号为HR911105A。
[0054] 进一步的，所述基板4上还设置有指示灯，所述指示灯包括两个单色灯、三个双色 灯、以太网SPEED指示灯和LINK指示灯。
[0055] 需要说明的是，基板4上设置的指示灯包括五个，红色单色灯2个：RUN、ALERT;红 黄双色灯 3 个：G_T/R、G_SIG，及PR_T/R。
[0056] 具体定义如下：
[0057]RUN:运行指示灯，可设置为不同频率闪烁为不同的运行状态；红色单色灯；
[0058]ALERT:报警指示灯；红色单色灯；
[0059] G_T/R:GSM/WCDMA等远程通信模块的收、发指示灯；红黄双色灯；
[0060]G-SIG:GSM/WCDMA等远程通信模块的信号强度、网络状态指示灯；红黄双色灯；
[0061]PR_T/R:PLC/RF等本地通信模块的收、发指示灯；红黄双色灯；
[0062] 另外，以太网SPEED指示灯及LINK指示，分别表示：以太网10M/100M网速指示，及 以网链接指示；两者均由PHY芯片硬件控制；由于使用一体式网口，指示状态不在集中器1 面板上显示。
[0063]本实用新型的实施例一为：
[0064] 集中器1外形尺寸为170x151x70 (单位：mm)。集中器IPCB方案采用电源板3+ 基板4方式，二者间通过插针相连。其中，三相电源端子座，以及本地DC通信模块包括载波 模块、RF模块，直接焊接在电源板3上，如图1下层板结构为基板4,具体包括RS485、开关 量输入端子座、2路USB、网口、复位、开盖、本地红外、指示灯，以及GPRS模块5插座等，均直 接焊接布置在基板4上。GPRS模块5可通过插针插拔的方式，进行更换。见上层板结构所 示，为电源板3,具体包括高压整流二极管和本地DC模块，本地DC模块如载波模块、RF模 板，直接焊接在电源板3上，为基板4提供电源输入。
[0065] 基板4上还设置有3个硬件串口，2路PRU，每路PRU可配置4个软件串口，可用串 口数目多达11个。所述RS485共两路，分别用于集中器1级联，以及RS485电表网络抄表 通道，两路均采用隔离光耦电路，其中一路采用高速光耦器件，以提升通信速率。基板4上 还配置有本地程序调试口LocalDebug，通信格式为115200bps，8N1，作为终端串口使用，打 印启动信息、响应交互命令等，接口直接从4180S核心板引脚接出。而基板4上电平监测及 复位接口则具有电平监控，硬看门狗以及手动复位检测等功能。基板4上还包括外围接口， 外围接口包括三相电源接口、板间接口、远程模块接口和本地模块接口。所述三相电源接口 为集中器1供电，端子座针距为7. 62mm;所述板间接口为电源板3与基板4间接口，通过插 针连接，上层基板4背面焊接插座，对应下层电源板3正面投影位置焊接插针，安装时，对齐 插针穿过基板4插座，到位后，插针略突出基板4正面，以便观察插针是否对齐；而远程模块 接口主要指GPRS模块5,其通过插针与基板4上插座连接，可插拔更换；本地模块接口主要 指PLC或RF模块，根据需要二选一。
[0066] 综上所述，本实用新型提供的一种集中器，上下排列电源板和基板的设置即缩小 了集中器的占地面积，使集中器内部结构设置更加合理，更加紧凑，又能帮助内部更好的散 热；进一步的，外置的GPRS模块能够直接插拔来实现更换，而无需拆分壳体；而电源板上高 压整流二极管的设计减少了压敏元件的配置，节省一大块布板空间的同时又能满足耐压要 求；最后，改变现有三路电源的设置，只需提供两路相互隔离的电源，即降低成本，又再一次 节省体积。
[0067] 以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是 利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领 域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种集中器，其特征在于，包括壳体、电源板、基板和GPRS模块；所述电源板与基板 通过插针连接，所述电源板与基板上下排列设置在所述壳体内； 所述壳体外表面具有一凹陷部，所述GPRS模块嵌设在所述壳体外表面的凹陷部内； 所述电源板上设有高压整流二极管，所述电源板具有两路电源输出；所述基板上设有 与所述GPRS模块连接的GPRS接口模块。
2. 根据权利要求1所述的一种集中器，其特征在于，所述GPRS模块与所述GPRS接口模 块通过插针连接。
3. 根据权利要求1所述的一种集中器，其特征在于，所述基板上还包括核心板、USB接 口、DC模块接口、RF模块接口、电平监测及复位接口和网口，所述USB接口、DC模块接口、RF 模块接口、电平监测及复位接口和网口分别与核心板连接。
4. 根据权利要求3所述的一种集中器，其特征在于，所述USB接口包括通过USB电源器 件TPS2051与所述核心板连接的USBOTG接口和USBHost接口。
5. 根据权利要求1所述的一种集中器，其特征在于，所述电源板上还设有RF模块和载 波模块。
6. 根据权利要求1所述的一种集中器，其特征在于，所述基板上还包括网络变压器，所 述网络变压器型号为一体式网络变压器。
7. 根据权利要求1所述的一种集中器，其特征在于，所述基板上还设置有指示灯，所述 指示灯包括两个单色灯、三个双色灯、以太网SPEED指示灯和LINK指示灯。
【文档编号】G08C17/02GK204178532SQ201420519774
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】常慕 申请人:深圳市银河表计股份有限公司